【摘要】：微電網(wǎng)技術代表了分布式能源技術的發(fā)展趨勢,是未來配用電系統(tǒng)重要的組成部分。與交流微電網(wǎng)相比,直流微電網(wǎng)轉換效率高,便于分布式發(fā)電單元與消費類電子產品接入,有著廣闊的發(fā)展前景。近年來,盡管在直流微電網(wǎng)分布式一致性控制研究領域已取得不少成果,但多考慮的是純直流單母線系統(tǒng),有一定的局限性。隨著直流微電網(wǎng)在更多領域的應用,對系統(tǒng)的兼容性、可靠性、智能化控制等提出了更高的要求,這就使得分布式一致性控制的直流微電網(wǎng)面臨許多新的問題,諸如:如何對交/直流微源混聯(lián)的系統(tǒng)進行小信號穩(wěn)定性分析、如何分析一致性控制信息層參數(shù)的改變對系統(tǒng)小信號穩(wěn)定性的影響、如何實現(xiàn)多母線結構直流微電網(wǎng)的分布式一致性控制,又如何制定更完善的系統(tǒng)“即插即用”協(xié)議等等,著眼于上述問題,論文開展了如下工作:1)在交流微源線性化模型以及直流微源阻抗模型的基礎上,建立了以風力發(fā)電單元為例的交流微源阻抗模型。分析計算同步旋轉坐標系下直驅永磁風力發(fā)電機電壓源變換器小信號模型以及各狀態(tài)變量之間的傳遞函數(shù),得到電壓/電流雙閉環(huán)控制下的風力發(fā)電單元d、q軸小信號控制模型以及輸出阻抗特性表達式,同時推導了具有典型控制環(huán)節(jié)的直流微源、負載阻抗特性表達式,并基于此分析了不同系統(tǒng)參數(shù)對各單元阻抗特性的影響。結果表明,在系統(tǒng)各關鍵參數(shù)發(fā)生變化時,對不同類型微源以及負載阻抗特性均有不同程度的影響,從而影響整體系統(tǒng)各個頻段的小信號穩(wěn)定性。2)研究了一致性協(xié)議在交/直流微源混聯(lián)直流微電網(wǎng)中的應用以及對系統(tǒng)小信號穩(wěn)定性的影響。由于一致性協(xié)議對于微源設備層控制器的作用等效為下垂控制系數(shù)自適應的改變,而在交/直流微源混聯(lián)的直流微電網(wǎng)中,系統(tǒng)整體的阻抗特性將變得復雜。為此,論文建立了基于一致性控制的交/直流微源混聯(lián)直流微電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗模型,研究一致性控制過程中,一致性控制信息層參數(shù)改變對系統(tǒng)內各單元阻抗特性的影響,并利用阻抗分析方法對所研究系統(tǒng)小信號穩(wěn)定性得出了規(guī)律性結論。分析結果表明,系統(tǒng)內交/直流微源變換器互連時,不同邊界權值參數(shù)引起的振蕩收斂過程會增大源變換器等效輸出阻抗變化范圍,從而影響組網(wǎng)后微源、負載的阻抗比特性,對系統(tǒng)的小信號穩(wěn)定性造成負面影響,應在設計一致性協(xié)議參數(shù)時予以重視。3)研究了傳統(tǒng)分布式控制平臺的改進方法。分布式控制平臺是一致性協(xié)議的載體,其執(zhí)行效率直接影響控制算法性能,傳統(tǒng)分布式控制平臺由于不具備多線程特性和網(wǎng)絡物理接口,具有一定的局限性。論文應用Simulink、Java代理開發(fā)框架(Java Agent Development Framework,JADE)以及基于JADE擴展包的多代理控制組件(Multi-Agent Control for Simulink with JADE Extension,MACSimJX)搭建混合仿真實驗平臺來實現(xiàn)直流微電網(wǎng)的分布式控制,在詳細闡述各單元控制策略實現(xiàn)的基礎上,提出一種基于消息模板的狀態(tài)信息接收方法,改善了一致性控制性能,并在局域網(wǎng)三個虛擬機終端中搭建具有五個直流微電網(wǎng)單元節(jié)點的仿真實驗環(huán)境,驗證了直流微電網(wǎng)分布式一致性控制以及協(xié)同控制的有效性。4)研究了分組一致性協(xié)議在雙母線結構直流微電網(wǎng)中的應用。考慮代理間異步通信的特點,以及分組一致性協(xié)議較單目標一致性協(xié)議在性能上的理論優(yōu)勢,采用離散分組一致性協(xié)議,實現(xiàn)雙母線結構直流微電網(wǎng)高、低壓母線子網(wǎng)分布式二次電壓、電流控制。同時,構建與之對應的分布式控制仿真實驗平臺,對比驗證了控制策略的有效性。結果表明,高、低壓母線邊界節(jié)點通信可以改善離散分組一致性協(xié)議的收斂性能,使各功率節(jié)點更快地獲取最新的全網(wǎng)平均電壓差及電流參數(shù),從而優(yōu)化控制策略的整體性能。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM712
【圖文】：

DCDC圖1.1 典型單母線直流微電網(wǎng)結構a)基于雙 DC/DC 變換器 b)基于電壓平衡器圖1.2 雙極三線制直流微電網(wǎng)結構多母線結構直流微電網(wǎng)如圖 1.3、圖 1.4 所示。不同電壓等級多母線結構的直流微電網(wǎng)，母線間采用直流變壓器連接，其能量可以雙向流動，母線之間可通過其進行能量互補，提高系統(tǒng)的可靠性。而相同電壓等級的多母線結構可以靈活的從外部電網(wǎng)獲取電能，可靠性更高。微網(wǎng)群結構依賴于高效可靠的互聯(lián)及支撐方式，聯(lián)絡開關雖然成本低，但只能連接相同電壓等級的直流微電網(wǎng)，并且沒有電氣隔離，故障時會造成全網(wǎng)供電質量下降甚至斷電，因此有學者提出利用隔離雙

圖1.1 典型單母線直流微電網(wǎng)結構a)基于雙 DC/DC 變換器 b)基于電壓平衡器圖1.2 雙極三線制直流微電網(wǎng)結構多母線結構直流微電網(wǎng)如圖 1.3、圖 1.4 所示。不同電壓等級多母線結構的直流微電網(wǎng)，母線間采用直流變壓器連接，其能量可以雙向流動，母線之間可通過其進行能量互補，提高系統(tǒng)的可靠性。而相同電壓等級的多母線結構可以靈活的從外部電網(wǎng)獲取電能，可靠性更高。微網(wǎng)群結構依賴于高效可靠的互聯(lián)及支撐方式，聯(lián)絡開關雖然成本低，但只能連接相同電壓等級的直流微電網(wǎng)，并且沒有電氣隔離，故障時會造成全網(wǎng)供電質量下降甚至斷電，因此有學者提出利用隔離雙

向DC/DC變換器代替聯(lián)絡開關，可以實現(xiàn)微網(wǎng)簇之間的快速隔離、可靠互聯(lián)以及靈活支撐。圖1.3 雙母線直流微電網(wǎng)結構ACDC............ACDC12ij圖1.4 多母線直流微電網(wǎng)結構已有學者對直流微電網(wǎng)控制策略做了大量的理論研究工作，但由于網(wǎng)內可控單元多且分散，加之源、負載配置的復雜性，對不同工況下各單元變換器的協(xié)調控制策略還需深入研究�，F(xiàn)有的直流微電網(wǎng)控制方法大致分為以主從控制為代表的集中式控制方法，以及以對等控制和多層控制為代表的分布式控制方法。1) 直流微電網(wǎng)主從控制研究現(xiàn)狀主從控制下的直流微電網(wǎng)內各單元，需建立主微源控制器與從微源控制器之間點對多點的強通信網(wǎng)絡連接，從控制器不具備自主功能，完全依賴主控制器下發(fā)的控制指令來調整對應從控制器的運行狀態(tài)。從控制器發(fā)生故障時，會被強制退出運行，而當主控制器發(fā)生故障或通信發(fā)生故障時，整個系統(tǒng)將無法正常運行。除此之外

【參考文獻】

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1 楊忠林;查曉明;孫建軍;劉飛;;基于反饋線性化的直流微電網(wǎng)全局穩(wěn)定方法[J];電力自動化設備;2015年10期

2 呂振宇;吳在軍;竇曉波;胡敏強;趙波;;基于離散一致性的孤立直流微網(wǎng)自適應下垂控制[J];中國電機工程學報;2015年17期

3 周鎮(zhèn);孫近文;曾凡濤;林湘寧;李咸善;;考慮風機接入的電力系統(tǒng)小信號穩(wěn)定優(yōu)化控制[J];電工技術學報;2014年S1期

4 李玉梅;g

本文編號：2755215